高速公路路面病害處治技術(shù)研究

方朝中 史繼鵬 劉鴻 喬宇

(中交第三公路工程局第四工程分公司,重慶 401120)

近年來國家高速公路網(wǎng)建設(shè)日趨完善,高速公路由快速發(fā)展模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量發(fā)展模式,高速公路新建項目逐年減少,高速公路的建設(shè)工作也逐漸向改擴(kuò)建及養(yǎng)護(hù)維修發(fā)展,其中又不可避免地存在對老路面的病害處治,其病害類型眾多且數(shù)量龐大,對其處治方法的研究已是刻不容緩。

1 病害類型

1.1 裂縫

根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查,裂縫可分為兩類：一類為寬度在5mm以內(nèi)且伴隨較少支縫或并無支縫；另一類為寬度大于5mm 且伴有較多支縫的裂縫。據(jù)全線路面病害排查結(jié)果,裂縫類病害占病害總數(shù)的80%以上,為本線路的主要病害。若不及時處理,后期可能會隨著表面雨水的侵入,導(dǎo)致路面強(qiáng)度下降；在大量行車荷載作用下,瀝青路面會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞,從而影響高速運行。

1.2 車轍

車轍是高速路面上行車道中沿車輪輪跡產(chǎn)生的縱向帶狀凹槽型變形,經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)車轍深度主要集中在行車道處,車轍深度主要集中在10mm-12mm 之間,縱向長度最長可達(dá)1.2km。車轍病害會導(dǎo)致路面整體平整度下降,嚴(yán)重者會導(dǎo)致路面發(fā)生橫向撕裂進(jìn)而產(chǎn)生縱向裂縫,致使病害進(jìn)一步發(fā)展,影響高速行車的舒適性,甚至?xí)绊懶熊嚢踩?/p>

1.3 網(wǎng)裂、唧漿

網(wǎng)裂是在簡單裂縫的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展而來,在一條簡單裂縫周圍存在多條支縫,且支縫與支縫間由另一支縫連接,進(jìn)而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

唧漿就是在裂縫未及時處理時,地表水通過瀝青面層間的縫隙滲入基層,致使基層軟化、膨脹,在車輛行車荷載的連續(xù)作用下,裂縫逐漸增大,基層中細(xì)小顆粒從瀝青面層隙間噴射出來。本項目路面排查過程中發(fā)現(xiàn)多處網(wǎng)裂及兩處唧漿,兩處唧漿分別為K211+945 處及K232+123 處,面積分別為2.3m2及2.2m2。唧漿現(xiàn)象的出現(xiàn),表明路面結(jié)構(gòu)已經(jīng)遭受了嚴(yán)重的破壞,若不及時處理后續(xù)會造成更大面積的路面損毀。

1.4 坑槽

坑槽是路面經(jīng)水損害或油損害形成的坑槽現(xiàn)象,水損害主要為水由瀝青路面縫隙或破損處滲入, 到底基層后又在行車荷載反復(fù)作用下形成唧漿現(xiàn)象,唧漿在行車輪胎反復(fù)沖擊下進(jìn)而使面層與基層脫離形成坑洞。

1.5 新舊路面結(jié)構(gòu)層對比

表1

2 病害處治

2.1 病害分類

針對上述4 種路面病害,項目按照路表破損狀況劃分為三種情況,分別為點病害、面層病害、面層基層病害三種情況。(圖1)

圖1

2.1.1 點病害

路表淺層病害,病害主要集中在路表淺層中,裂縫、車轍、坑槽等病害未延伸到主要面層結(jié)構(gòu)中,病害對瀝青路面行駛性能影響不大,對行車舒適性存在一定影響,不及時處理后期容易向更深層次及更大面積發(fā)展,容易形成瀝青路面大型病害,屬于大型病害的前兆,屬于輕型病害。

2.1.2 面層病害

病害深入面層主要結(jié)構(gòu),主要集中在瀝青路面原有面層結(jié)構(gòu)中,表明裂縫等病害已經(jīng)延伸到原有面層主要結(jié)構(gòu),主要類型包括油損害造成的坑槽、深入面層的裂縫,主要面層結(jié)構(gòu)已變形的車轍等,面層病害表示病害已對路面結(jié)構(gòu)造成一定損壞,對瀝青路面使用性能已經(jīng)造成破壞,對行車舒適性已造成一定影響,容易造成行車過程中的跳車、顛簸等現(xiàn)象,屬于中型病害。

2.1.3 面層基層病害

病害完全貫穿瀝青路面結(jié)構(gòu)層,直達(dá)基層,病害類型屬于大型病害,主要有唧漿,水損害造成的大型坑槽,已貫穿面層結(jié)構(gòu)的裂縫等,該種病害對瀝青路面使用性能已經(jīng)造成了嚴(yán)重?fù)p害,已完全損壞瀝青面層結(jié)構(gòu),對行車可能造成一定的安全隱患,需盡快處理。

2.2 病害處治

2.2.1 點病害處治

2.2.1.1 裂縫

寬度在5mm 以內(nèi)且只存在路表淺層的并無支縫的輕微裂縫不單獨處理,后續(xù)老路路面銑刨后整體攤鋪調(diào)平層及中上面層作為處理方式,該種處理方式只針對淺層裂縫或其它淺層病害,在銑刨過程中能徹底清除病害。

2.2.1.2 車轍

深度在10mm 以內(nèi)且只存在于路面表層結(jié)構(gòu)中的車轍,處理方式同5mm 以下的裂縫處理方式相類似,不做單獨處理；后續(xù)老路路面銑刨后整體攤鋪調(diào)平層機(jī)中上面層作為處理方式。

2.2.1.3 網(wǎng)裂

網(wǎng)裂病害根據(jù)其病害深度分別采用上述類似的方法處理。

2.2.2 面層病害處治

2.2.2.1 裂縫

裂縫寬度大于5mm、伴有支縫、未深入基層、只存在于面層結(jié)構(gòu)中的裂縫,老路銑刨、切縫后再采用灌縫膠或改性乳化瀝青封縫,加貼抗裂貼,撒布封層油后攤鋪調(diào)平層、中上面層的處理辦法治理病害。

路面裂縫密封膠技術(shù)要求：針入度(25℃):30～70(0.1mm),彈性恢復(fù)≥30%,軟化點≥80℃,流動值/mm≤5,延展性(25℃)≥30cm；粘著張力≥500%,安全加熱溫度204℃,與瀝青兼容性良好。施工時密封膠的溫度應(yīng)達(dá)到193℃,但不能超過204℃；槽口應(yīng)滿足最低的設(shè)計要求,即寬度≥1cm；灌縫前應(yīng)保持槽內(nèi)及兩壁絕對清潔,施工時的路面溫度應(yīng)保持在4℃以上,否則進(jìn)行預(yù)熱；保證密封膠有足夠的冷卻時間。

灌縫膠灌縫施工工藝：

(1)開槽。開槽深度為裂縫病害深度,開槽寬度根據(jù)裂縫寬度決定,最小開槽寬度≥1cm,預(yù)先調(diào)節(jié)好開槽機(jī)開槽深度,然后進(jìn)行開槽作業(yè)。作業(yè)時,根據(jù)裂縫寬度種類情況,及時調(diào)節(jié)開槽尺寸,滿足最低設(shè)計要求

(2) 清槽。用森林滅火吹風(fēng)機(jī),壓力控制在0.6Mpa±0.1Mpa,風(fēng)量為4-5m3/min,將槽內(nèi)碎渣及裂縫兩側(cè)至少10cm 范圍內(nèi)的灰塵徹底清掃干凈,要完全吹掉縫中的灰塵、碎屑、雜物和少量的水分。

(3)灌縫。若在氣溫低于4℃時補(bǔ)縫,灌縫機(jī)須配有預(yù)熱設(shè)備對開槽部位進(jìn)行預(yù)熱,若在此溫度下不預(yù)熱會降低密封膠的粘結(jié)力；氣溫高于4℃時補(bǔ)縫可不預(yù)熱。在密封膠加熱溫度達(dá)到193℃左右時,用灌縫機(jī)上帶有刮平器的壓力噴頭將密封膠均勻地灌入槽內(nèi),并在裂縫兩側(cè)拖成一定寬度與厚度的封層。

(4)鋪沙。在剛灌滿的灌封膠表面撒布一層細(xì)砂。

(5)養(yǎng)護(hù)。細(xì)砂撒布完成后,待灌封膠充分冷卻(冷卻時間在15min 左右)并把路面上的碎渣清掃干凈。

改性乳化瀝青灌縫施工工藝：

(1)清縫：利用鉤子或鐵刷將兩側(cè)縫壁和局部的三角小坑槽松散石料清理干凈,利用森林滅火吹風(fēng)機(jī)將縫內(nèi)及縫兩側(cè)灰塵吹凈且干燥。

(2)灌縫：在橫縫施工過程中只需將加熱后的瀝青直接灌入縫內(nèi),在灌注過程中應(yīng)控制瀝青的用量,確保每道縫隙灌實、灌滿。在縱縫施工過程中將改性乳化瀝青直接灌入縫內(nèi),由于縱縫寬度一般較窄,應(yīng)控制灌縫速度；存在漏點應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)灌,灌注高度與路面齊平即可。

(3)待改性乳化瀝青破乳后用毛刷或掃把將干凈的細(xì)砂填滿縫隙。

(4)在細(xì)砂充滿縫隙后再用改性乳化瀝青進(jìn)行第二次灌縫,改性乳化瀝青應(yīng)將縫隙完全充滿。

抗裂貼施工工藝：

(1)使用電動刷子、吹風(fēng)機(jī)對選擇使用抗裂貼的裂(接)縫進(jìn)行清潔處理,并將裂縫兩側(cè)16cm 范圍內(nèi)路面清潔干凈,采用彩條布覆蓋,防止污染。

(2)裂縫表面須平整(寬度大于5mm 的裂縫須先灌注高分子密封膠),無大的突起、凹陷、松散、碎石或油痕、油脂及其它污物。

(3)將抗裂貼背面的隔離紙張揭去,無粘性物面朝上,以裂(接)縫為中心線將抗裂貼平整地貼在路面上。氣溫低于0℃時需先刷膠或者火烤再粘貼。

(4)如遇不規(guī)則的裂縫,可用裁紙刀或剪刀將抗裂貼切斷,按裂縫的走向跟蹤粘貼。但在抗裂貼與抗裂貼的結(jié)合處,要形成80-100mm 的重疊。

(5)用滾筒用力碾壓,將抗裂貼熨貼至地面,以確?？沽奄N同路面結(jié)合成為一體,不能有氣泡、皺褶。

(6)在基層粘抗裂貼的施工完成后,注意成品路面保護(hù),防止抗裂貼出現(xiàn)污染。

2.2.2.2 車轍

深度大于10mm 且面層結(jié)構(gòu)已變形的車轍病害,采用整體銑刨后回填的方式處理,銑刨寬度不足整個行車道寬度,銑刨長度按照車轍病害長度前后各增加1-2m 處理、銑刨深度為完全清除變形層。銑刨回填采用SBS 改性SMA-13 和AC-20,填料各層厚度根據(jù)銑刨深度確定?；靥钔瓿珊笮吕掀唇游恢眉愉?0cm 聚酯纖維布處理,聚酯玻纖布要求單位面積≥120g/m,厚度≥0.8mm,抗拉強(qiáng)度：縱向≥6KN/m,橫向≥5KN/m,斷裂伸長率：縱向≤4.2%,橫向≤4.2%,熔點≥220℃。

2.2.2.3 網(wǎng)裂

病害深度延展至瀝青面層的網(wǎng)裂,處理方式為病害整體銑刨后回填。銑刨面積應(yīng)較病害范圍四周各延伸至少20cm,最小按照2m 控制。銑刨回填采用SBS 改性SMA-13 和AC-20 且各結(jié)構(gòu)層之間應(yīng)設(shè)置相應(yīng)連接層?；靥詈髴?yīng)碾壓密實,保證壓實度。

2.2.2.4 擁包

擁包現(xiàn)象采用銑刨后加鋪方式修補(bǔ),方式同上述類似。

2.2.2.5 坑槽

坑槽類病害需對原有坑槽進(jìn)行清理,清理后對坑槽側(cè)面及底面進(jìn)行銑刨,銑刨最小寬度按照2m 控制,清理掉坑槽內(nèi)松散及受損部分。漏出完整未受損部分后在坑壁及坑底涂刷SBS 改性瀝青保證粘結(jié)。

2.2.2.6 銑刨深度及各回填層厚度

當(dāng)舊路病害僅存在于罩面層則銑刨深度為4cm,采用4cm SMA-13 處理。

當(dāng)舊路罩面層和上面層存在病害時則需挖除罩面層和上面層,并采用8cm AC-20 處理。

當(dāng)舊路罩面層和上中面層存在病害時則需挖除罩面層和上中面層,并采用8cmAC-20 改性瀝青混凝土+5～6cmAC-25處理。

當(dāng)舊路面瀝青層存在嚴(yán)重病害且基層完整時則需挖除整個瀝青層,并采用4cmSMA-13+6～7cmAC-20+AC-25 處理。

2.2.3 面層、基層病害處治

2.2.3.1 裂縫

當(dāng)裂縫深入基層致使基層損壞時,需對裂縫兩側(cè)各1.5m 范圍銑刨舊路面層及上基層,若下基層存在裂縫則用乳化瀝青封縫 , 然 后 分 層 回 填 17cm 水 泥 穩(wěn) 定 碎 石+8cmLSPM-25+6cmAC-20+4cmSMA-13?；鶎訑備佂瓿珊笮柙谛绿钪慕Y(jié)構(gòu)層與老路交界處鋪設(shè)50cm 寬聚脂玻纖布搭接,頂部的聚脂玻纖布應(yīng)在加鋪層施工時進(jìn)行鋪設(shè)。

2.2.3.2 唧漿

發(fā)生唧漿的部位,應(yīng)對該部位的面層及基層進(jìn)行挖補(bǔ)處理,直接破除所有受損部分且范圍應(yīng)較病害范圍四周各延伸至少0.3m,開槽最小寬度按照2m 控制,處理深度應(yīng)保證徹底清除松散軟弱夾層。基層填補(bǔ)材料如面積較大采用水泥穩(wěn)定碎石填補(bǔ),如小面積可采用C30 混凝土；對于大型施工機(jī)械碾壓困難路段采用人工夯實。

2.2.4 連接層

為增強(qiáng)新鋪瀝青混合料各結(jié)構(gòu)層間的粘結(jié),加鋪前均勻灑布一層SBS 改性乳化瀝青粘層油(灑布量控制在0.6kg/m2)。回填水穩(wěn)基層時,在基層與面層間撒布透層油(灑布量控制在1.2kg/m2),修復(fù)裂縫及坑槽時坑槽四壁涂刷SBS 改性瀝青。新老瀝青路面搭接處必須涂刷熱瀝青。

2.2.5 回填壓實

在小型槽口處回填時采用人工回填的方式,經(jīng)人工初平后用碾壓機(jī)械壓實,碾壓機(jī)械根據(jù)現(xiàn)場實際開槽大小及回填層情況選用。瀝青碾壓時初壓溫度不低于160℃、復(fù)壓溫度不低于140℃、終壓溫度不低于110℃。碾壓時將驅(qū)動輪朝向攤鋪機(jī),振動壓路機(jī)先靜后振、先停振后停駛。一般路段從外向中心碾壓,超高段則由低向高碾壓。

3 結(jié)論

本文在對日蘭高速公路改擴(kuò)建工程中瀝青路面病害及其養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行調(diào)查分析的基礎(chǔ)上, 提出高速公路瀝青路面典型病害的處治技術(shù),得到以下主要結(jié)論：

瀝青路面病害處治過程主要是依據(jù)病害的深度對病害做出分類,再針對不同類型病害提出不同處治方法。主要處治方法為完全銑刨、清除病害部分,清除范圍較病害范圍擴(kuò)大20cm(至少保證2m)、分層回填壓實。對于小型病害,銑刨表層后采用灌縫、抗裂貼等做法進(jìn)行處治。

瀝青路面病害處理結(jié)果：K211+945 及K232+123 處唧漿病害經(jīng)處理后瀝青壓實度達(dá)到規(guī)范要求。K211+850 鄆城南收費站匝道口處車轍及擁包現(xiàn)象經(jīng)處理后該處瀝青面層平整度平均值為1.1mm,合格率為98.7%,滿足設(shè)計要求。裂縫病害經(jīng)處理后平整度及壓實度等各項檢測指標(biāo)均符合設(shè)計要求。